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Die
vorliegende Patentschrift steht mit
EP-A-0913771 , G. Gehi, S. Lin und K. Sohraby: „Autonomous Overload
Control for Distributed Real Time Systems" (Integrierte Überlastregelung für dezentrale
Echtzeitsysteme) in Beziehung.
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Technisches Gebiet:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reagieren auf Überlastzustände in Echtzeitsystemen.
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Aufgabe:
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Echtzeitsysteme
wie beispielsweise Telekommunikationssysteme müssen auf Anforderungen wie
beispielsweise von Benutzern getätigte
Anforderungen nach Verbindungen reagieren, die nicht durch das Echtzeitsystem
geregelt werden können.
Dementsprechend sind diese Systeme einer Überlastung unterworfen, wenn
ein ungewöhnlich
großer
Anteil der Benutzer gleichzeitige Anforderungen an das System stellt.
Im allgemeinen reagieren in Anordnungen des Standes der Technik
die Systeme auf die Überlastzustände mit
Zurückstellung
von zurückstellbarer
Arbeit und mit Lastabruf, d.h. Verweigerung der Annahme irgendeines
Bruchteils der Benutzeranforderung von Verbindungen in einem oder
mehreren Modulen des Systems. Ein Problem des Standes der Technik
besteht darin, daß es
sich als schwierig herausgestellt hat, die Durchführung von
zurückstellbaren
Aufgaben so schnell wiederherzustellen, wie es im Rückblick
darauf möglich
gewesen sein könnte, diese
Aufgaben wieder zu beginnen und die Lastannahme so schnell wieder
aufzunehmen, wie im Rückblick diese
Last wieder aufgenommen werden könnte.
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Lösung:
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Die
obigen Probleme werden bedeutend gelindert und gegenüber der
Lehre des Standes der Technik wird gemäß der in Anspruch 1 definierten
Erfindung ein Fortschritt erzielt, wobei einzelne Module eines verteilten
Systems als Funktion der gegenwärtigen Überlastanzeigen
mehrerer oder aller Module des Systems Überlastregelungshandlungen
durchführen.
Von einem zentralen Prozessor werden Anzeigen (Modulzustände) von
jedem Modul empfangen und jedem Modul eine Regelungshandlung zugewiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Lastanzeige die Identität
der Kurzzeit- oder Langzeit-Überlaststufe
und die Regelungshandlung ist die Handlung für eine dieser Stufen, obwohl
nicht unbedingt die gleiche Stufe wie die, die gegenwärtige Last-
oder Überlaststufe
des Moduls beschreibende Stufe. Vorteilhafter Weise erlaubt ein
solches System dem System, auf beinahe optimale Weise innerhalb
jeden Moduls auf Anzeigen von Überlast
innerhalb dieses Moduls und Überlast
in anderen Modulen zu reagieren.
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In
einer Ausführungsform
wird der systemweite Ansatz nur dann aufgerufen, wenn sich mindestens eines
der Module auf einer Langzeit-Überlaststufe
befindet. Kurzzeitsituationen werden vorteilhafterweise örtlich,
d.h. innerhalb eines Moduls, behandelt, aber die ernsthafteren Langzeitüberlastungen,
die möglicherweise
den Beistand von Sonderhandlungen in anderen Modulen erfordern,
werden auf systemweiter Basis behandelt.
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In
W. Zhu et al.: "Comparing
the Performance Differences Between Centralized Load Balancing Methods" (Vergleich der Leistungsunterschiede
zwischen zentralen Belastungsausgleichverfahren), 1996, IEEE International
Conference an Systems, Man and Cybernetics Information Intelligence
and Systems, Peking, 14.-17. Oktober 1996, Band 3, 14. Oktober 1996,
Seiten 1830-1835, Institute of Electrical and Electronics Engineers,
sind Anordnungen zum Belastungsausgleich in einem verteilten Computersystem
mit einer Mehrzahl von Modulen offenbart, wobei ein zentraler Belastungsausgleicher
Lastanzeigen von den Modulen erhält
und darauf durch entsprechende Zuteilung von neuen Aufgaben zu den
Modulen reagiert.
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In
J. Gehring et al.: "MARS – A Framework
for Minimizing the Job Execution Time in a Metacomputing Environment" (MARS, ein Rahmen
zum Minimieren der Job-Ausführungszeit
in einer Metacomputerumgebung), Future Generation Computer Systems,
Band 12, Nr. 1, 1. Mai 1996, Seiten 87-99, werden Anordnungen zum
Belastungsausgleich besprochen, wobei die Anordnungen durch sowohl
Langzeitmessungen als auch Kurzzeitmessungen beeinflußt werden.
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US-A-5 655 120 bezieht
sich auf Anordnungen zum Belastungsausgleich auf Grundlage einzelner
Module und funktionsmäßig benachbarter
Module.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung:
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1 ist
ein Blockschaltbild einer Mehrzahl von Modulen in einem beispielhaften
Vermittlungssystem;
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2 ist
ein Gesamt-Flußdiagramm
des Verfahrens zum Bestimmen von Überlaststufen und selbsttätigen Reagieren
auf diese Überlast
in einem Modul;
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3 und 4 sind
Flußdiagramme
des Verfahrens zur selbsttätigen
Einleitung von Überlast-Reaktionshandlungen,
die die Stufe der Überlast ändern und
zwischen Langzeit- und Kurzzeit-Überlaststufen
umschalten; und
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5 und 6 zeigen,
wie Modulen auf Anzeigen ihrer eigenen Überlast zuzüglich derjenigen in anderen
Modulen reagieren.
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Ausführliche
Beschreibung:
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In
dieser Schrift wird eine Überlastregelung
beschrieben, die aus zwei untereinander zusammenhängenden
Mechanismen besteht: kurzzeitig und langzeitig. In vielen Situationen
haben Kurzzeitregelhandlungen eine geringere Auswirkung auf die
Systemleistung, während
Langzeithandlungen stärkere
Leistungsfolgen bewirken. So ist es wünschenswert, zwischen kurzzeitig
und langzeitig zu unterscheiden. Insbesondere ist es wichtig, daß ein vereinigtes
Regelungsverfahren, das nicht zwischen den beiden unterscheidet,
nicht an das System unter Überlastung
angelegt werden sollte. Der Begriff Überlastzustand soll bei seiner
Benutzung den Überlastzustand
Null einschließen,
das heißt
den Normalzustand, bei dem keine Überlast in einem Modul besteht.
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Bei
dem zuerst beschriebenen autonomen Regelungsverfahren messen die
einzelnen Vermittlungskomponenten (Knoten oder Modulen) ihre Leistung
und unternehmen auf Grundlage diese Messungen eine Handlung. Alle
Knoten sind autonom und unabhängig
und ihre Handlung ist möglicherweise
nicht für
die Zustände
und/oder Handlungen anderer Knoten relevant. Demgegenüber werden
bei dem angewandten „integrierten" Überlastansatz bei einer Ausführungsform,
wenn ein oder mehrere Modulen in eine Langzeitüberlaststufe eintreten, die
Zustände
aller Knoten gleichzeitig bei der Bestimmung des Verlaufs der Handlung
während der
Regelung in Betracht gezogen.
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Wie
durch den Namen angedeutet arbeitet die Kurzzeitregelung als Reaktion
auf Messungen der Systemleistung über kurze Zeitperioden. Damit
sollen die vorübergehenden
und kurzzeitigen Überlastzustände erfaßt werden,
die möglicherweise
nicht lange dauern und daher keine Handlungen erfordern würden, die schwere
Nachteile mit sich führen
(z.B. hohe Verbindungsblockierungsraten). Typische Kurzzeitregelung
kann auch dem Zurückstellen
der Verarbeitung von nichtkritischen Aufgaben bestehen; diese Aufgaben
werden nach Verschwinden der vorübergehenden Überlast
verarbeitet werden. Die Schärfe
der Handlung ist in diesem Fall nicht kritisch und ist vorübergehend.
Beispielsweise kann eine nichtkritische Aufgabe sein, auf eine Anforderung
zum Rücksetzen
von Registern und Speicherplatten zu reagieren, die der Vermittlungswartung
und -verwaltung zugeordnet sind und keine sofortigen Bedeutungen
für die
Hauptaufgaben wie beispielsweise die Bearbeitung von laufenden Gesprächen in
der Vermittlung haben. Es ist wichtig, zu beachten, daß solche nichtkritischen
Aufgaben nicht für
eine lange Zeitdauer zurückgestellt
werden können,
da in diesem Fall die Funktionsweise der Vermittlung oder des Hintergrundnetzes
unterbrochen werden könnte.
Kurzzeithandlungen können
auch das Zurückstellen
einer durch die Vermittlungen durchgeführten kritischen Aufgabe umfassen,
nur wenn die Schärfe
des Zustandes bedeutet, daß weitere
kritische Handlung benötigt
wird. Beispielsweise kann es eine typische scharfe Kurzzeithandlung
sein, die Verbindungszeichengabenachrichten niedrigerer Priorität, die an
der Vermittlung ankommen, auf eine niedrigere Rate herabzusetzen
und die Vermittlungsknoten von der Verarbeitungslast zu entlasten,
die sonst durch die blockierten Verbindungen entstehen würde.
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Bei
Langzeitregelung bringt die Zurückstellung
von Aufgaben (wie beispielsweise der nichtkritischen Signalverarbeitung)
allein keine Abhilfe. Eine schärfere
Handlung wie beispielsweise durch Blockieren von ankommenden Signalen
in dem System zusammen mit dem Zurückstellen nichtkritischer Aufgaben
könnte
notwendig sein. Die Blockierungsrate ist in diesem Fall höher als
diejenigen, die möglicherweise
im kurzzeitigen Fall angewandt worden sind.
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Eine
Aufgabe des hier beschriebenen Verfahrend besteht in der Unterscheidung
zwischen diesen beiden Fällen
und dem Ausarbeiten eines bestimmten Verfahrens zur Messung und
Regelung in jedem Fall.
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In
der nachfolgenden Beschreibung ist das bestimmte Knotenleistungsmaß, das überwacht
wird, die Prozessornutzung. Dieses Maß wird jedoch hier nur als
bevorzugte beispielhafte Ausführungsform
angesehen. Es können
andere Maße
wie beispielsweise Warteschlangenlänge, Puffergebrauchnutzung,
Anzahl besetzter Leitungen in den Verbindungsnetzwerksteuerungen
usw. benutzt werden. Diese Wahlmöglichkeiten sind
von den bestimmten Implementierungen, der Vermittlungsarchitektur
und auch von den Gesamt-Vermittlungsleistungsmaßen abhängig. In der vorliegenden Beschreibung
wird der Begriff „Last" als der repräsentative
gemessene Regelungsparameter benutzt werden.
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Knotenprozessornutzung
wird als der repräsentative
Regelungsparameter gemessen und überwacht, der
eine Anzeige eines Knotenüberlastzustandes
bietet. Dieser Anzeiger wird dann auf die entsprechende Überlaststufe
abgebildet und eine entsprechende Regelungshandlung unternommen.
Hiernach wird der gesamte Vorgang beschrieben, der damit beginnt,
wie (Kurzzeit- und Langzeit-)Messungen durchgeführt werden. Prozessornutzung
entspricht dem Prozentsatz an Zeit, für den ein Prozessor (wie beispielsweise
die Zentraleinheit (CPU – Central
Processing Unit) eines Knotens in einer Vermittlung beschäftigt ist).
Um zu diesen Maßen
zu kommen, werden Prozessorarbeitszeiten angesammelt und durch die
Gesamtlänge
der Meßzeit
geteilt. Dieses Verhältnis
wird Prozessornutzung genannt. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird ein gefiltertes Maß (unter
Verwendung beispielsweise eines exponentiellen Glättungsverfahrens)
von mehreren Meßintervallen
benutzt. Wenn das gemessene Verhältnis
unter einer annehmbarmäßigen Höhe liegt
(gewöhnlich
um 40%-50%), wird gesagt, daß sich
der Knoten in einem Normalzustand befindet und gewöhnlich keine Überlasthandlung
erforderlich ist, es sei denn es befinden sich andere Modulen in
einem Überlastzustand
wie hiernach besprochen. Wenn das Verhältnis Höhen von 80%-90% oder höher erreicht,
befindet sich das Modul wahrscheinlich in einem Zustand starker Überlast
und eine Handlung sollte unternommen werden. Zwischen den zwei Höhen von
50% und 90% kann man sich entscheiden, Handlungen zu unternehmen,
die nicht so scharf wie bei der Höhe von 90% sind. Keine Handlung
ist jedoch ebenfalls nicht zutreffend.
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Um
den Unterschied zwischen kurzzeitig und langzeitig darzustellen
nehme man an, daß bei
einer ungeregelten Vermittlung über
Intervallen von sage 100 ms (Millisekunden), der bestimmte überwachte
Knotenprozessor die folgenden, hiernach Regelparameter genannten
Meßergebnisse über drei
aufeinanderfolgende Intervalle in zwei getrennten (als Fälle A und
B bezeichneten) Messungen zeigt:
Fall (A): 80%, 40%, 50%,
Fall
(B): 80%, 75%, 90%.
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Im
Fall (A) wird der Knoten, obwohl er sich über das erste Intervall von
100 ms in 80% Nutzung befindet, in den nächsten zwei Intervallen nicht
so hoch genutzt. Dies ist im Fall (B) nicht der Fall, wo, obwohl
die Nutzung im ersten Intervall ebenso hoch ist, sie in den nächsten zwei
Intervallen ebenfalls hoch bleibt. Der Fall (A) wird als einer bezeichnet,
der möglicherweise
eine Kurzzeitregelhandlung erfordert, während im Fall (B) eine längerzeitige
Handlung benötigt
wird. Anfänglich
sind die Handlungen über
das erste Intervall von 100 ms in beiden Fällen A und B die gleichen;
sowie jedoch Messungen der nächsten
Intervalle verfügbar
werden, wird im Fall (A) die Kurzzeitregelung rückgesetzt und Normalbetrieb
wieder aufgenommen, während
im Fall (B) die vorherige Regelung aufrechterhalten wird (bzw. die
Schärfe
der Regelhandlung gesteigert wird). Zu der Zeit, wenn Messungen
für das
dritte Intervall verfügbar
werden, zeigt der Fall (A) ein normalarbeitendes Modul während Fall
(B) die Notwendigkeit einer noch schärferen Handlung wie beispielsweise
der Blockierung von ankommenden Signalen mit höherer Rate als anfänglich vorgestellt
bedeuten kann. Die Schärfe
der Handlung (wie beispielsweise die Rate der Blockierung ankommender
Signale) ist von der Gesamtleistung des bestimmten Moduls abhängig. Wenn
beispielsweise das Gesamtleistungsmaß des Moduls im Fall (B) während des
dritten Intervalls so schlecht ist, daß die Nutzung auf eine Zielnutzung
von, man sage 65% herabgebracht werden sollte, dann wird eine höhere Blockierungsrate
benötigt,
als wenn die Zielnutzung 75% beträgt.
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Die
Bezeichnungsweise und Konzepte in diesem Abschnitt sind denen der
Flußdiagramme ähnlich. Zeitintervalle
werden mit (n) numeriert. Es wurde angenommen, daß diese
Intervalle im obigen Beispiel T = 100 ms in Länge betrugen. Zusätzlich zur
Beobachtung der Ergebnisse der Nutzungsmessung über ein Intervall T = 100 ms
werden diese Messungen auch über
ein Fenster mit Größe W (S)
beobachtet, das die Anzahl von aufeinanderfolgenden Intervallen
T darstellt, die dazu benutzt werden, eine Kurzzeitregelungsentscheidung
zu treffen. Auf ähnliche
Weise stellt W(L) die Anzahl aufeinanderfolgender T Intervalle dar,
die dazu benutzt werden, eine Kurzzeitregelungshandlung zu entscheiden.
X(n) stellt die gemessene Nutzung über Intervall (n) dar. Das
zur Kurzzeitregelung während
des Intervalls (n) benutzte Maß wird
als S(n) dargestellt. Dieses Maß ist
eine gefilterte Version von X(n) wie beispielsweise aus dem nachfolgenden
Ausdruck: S(n) = a(1)X(n) + a(2)X(n – 1) + ...
+ a(W(S))X(n + 1 – S(S)) wobei
a(j) der für
die gemessene Nutzung über
das j-te Intervall aus der jüngsten
Messung angelegte Filterungs-(Flättungs-)Faktor
ist und a(1) der Glättungsfaktor
für das
jünste
Messintervall ist. Wenn S(n) in einem gegebenen Zeitintervall (n)
gemessen wird, reflektiert es den geglätteten Wert der Nutzung über die
letzten W(S) aufeinanderfolgenden Intervalle. S(n) wird in jedem
Intervall aktualisiert, indem der früheste Meßwert X (n – W(S)) verworfen wird und
aus der Probe, und die an die Messungen angelegten Glättungskoeffizienten um
Eins verschoben werden. Dann wird eine neue Meßprobe zu der Menge von W(S)
Messungen hinzuaddiert.
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Auf ähnliche
Weise wird der Langzeitmeßwert
im Intervall (n) L(n) bestimmt. Die Fenstergröße für L(n) beträgt W(L), wobei W(L) > W(S).
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Das
Verfahren zur Überwachung
und Regelung funktioniert wie folgt: Werte von S(n) und L(n) werden für jedes
Intervall n gemessen und gespeichert. Zu Beginn jedes Intervalls
wird S(n) mit den zwei Schwellwerten X(min, i) und X(max, i) verglichen,
wobei i die gegenwärtige
Kurzzeitüberlast-„Stufe” des Vermittlungsmoduls
darstellt. Wenn beispielsweise im Normalbetrieb ein Modul angefahren
wird, ist die Überlaststufe
die Stufe keine Überlast
(i = 0). Die Schwellwerte sind so gewählt, daß sie ein Vermittlungsverhalten
widerspiegeln, das für
die bestimmte Stufe (i) annehmbar ist. Wenn der Meßwert S(n)
X(max, i) auf dieser Stufe überschreitet, dann
wird die Stufe geändert,
sodaß sie
auf Stufe (i + 1) über
das nächste
Intervall liegt. Wenn auf ähnliche Weise
der Meßwert
S(n) unter X(min, i) liegt, dann wird die Stufe geändert, sodaß sie auf
Stufe (i – 1)
im nächsten
Intervall liegt. Wenn S(n) in eine gegebenen Stufe (i) fällt (das
heißt
S(n) zwischen X(min, i) und X(max, i) liegt), ist es nicht notwendig,
den Langzeit-Meßparameter
(L(n)) zu überprüfen. In
diesem Fall ist eine Entscheidung bezüglich des Zustandes der Knotenüberlast
getroffen worden und die entsprechenden Regelungen für Stufe
(i) werden angelegt (diese würde
aus für
die Stufe (i) ausgelegten Kurzzeit-Überlastregelungshandlungen
bestehen). Wenn jedoch der Meßwert
S(n) die höchste
Stufe überschritten
hat, nachdem er schrittweise den nächsthöheren Schwellwert auf jeder
Stufe überschritten
hat, dann hat der Knoten die Kurzzeitüberlaststufe überschritten
und befindet sich nunmehr in Langzeitüberlast. In diesem Fall wird
der gemessene Parameter L(n) mit ähnlichen Langzeitüberlastschwellwerten
verglichen und entsprechende Regelungshandlungen werden angewandt.
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Man
beachte, daß mit
jedem Schritt der Knoten aus seinem bestehenden Zustand nur um 1
hoch- oder herabschreiten kann. Wenn der Zustand eines Knotens unter
die niedrigste Langzeitüberlast
abfällt,
tritt er in die höchste
Kurzzeitüberlaststufe
ein. Auf ähnliche
Weise tritt er in die niedrigste Langzeitüberlaststufe ein, wenn er die
höchste
Kurzzeitüberlaststufe überschreitet.
Wenn ein System die höchste
Langzeitstufe erreicht, bleibt es auf dieser Stufe; wenn im System
der Zustand des Knotens unter die niedrigste Kurzzeitüberlast
abfällt,
tritt es vollständig
aus dem Überlastzustand
aus.
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1 zeigt
die diesbezüglichen
Aspekte der Architektur einer Vermittlung 1, an der die
Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform implementiert ist.
Die Vermittlung umfaßt
eine Mehrzahl von Nachrichtenprozessoren (MP – Message Processors) 10,
..., 11, die durch ein Bussystem 15 miteinander
verbunden sind. Die Nachrichtenprozessoren kommunizieren miteinander
und außerhalb
der Vermittlungen, um Nachrichten zu verarbeiten, die Verbindungs-
und Abtrennungsanforderungen darstellen.
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Die
Nachrichtenprozessoren kommunizieren über das Bussystem 15 mit
einer Mehrzahl von Steuerprozessoren 20, ..., 21 zum
Steuern einer Mehrzahl von Netzmodulen 30, ..., 31.
Die Steuerprozessoren und Netzmodulen kommunizieren miteinander über das
Bussystem 25. Der Nachrichtenprozessor, Steuerprozessor
und die Netzmodulen enthalten jeweils ein programmgesteuertes Prozessorsystem
zur Ausführung
der vom Prozessor erforderten Funktion und zur Ausführung des
hier weiterhin beschriebenen Überlastregelungsprogramms.
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2 zeigt
den Vorgang der Bestimmung eines Überlastzustandes in einem der
Modulen auf hoher Stufe. Handlungsblock 201 zeigt an, daß ein Kurzzeit-Überlastmeßintervall T(S) zum Messen
von Anzeigen einer Kurzzeitüberlast
ausgewählt
wird. Das Meßintervall
T(S) wird bei Initialisierung des Systems ausgewählt. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
ist T(L), das Meßintervall
für Langzeitüberlast,
das gleiche wie T(S), nur werden mehr Intervalle zur Regelung und
zum Glätten
benutzt. Bei alternativen Ausführungsformen
kann das Intervall dynamisch ausgewählt werden. Im Handlungsblock 203 wird
ein Fenster W(S) zum Beobachten einer Anzahl aufeinanderfolgender
Messungen zur Bestimmung einer Kurzzeitüberlast ausgewählt (Handlungsblock 203).
Dieses Fenster wird auch bei Initialisierung ausgewählt. Im
Handlungsblock 205 wird ein Fenster W(L) zum Beobachten
einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Überlastmessungen zur Bestimmung der
Stufe einer Langzeitüberlast
ausgewählt.
W(L) wird wiederum bei Initialisierung ausgewählt. Ein typischer Wert bei
einer Vermittlung hoher Kapazität
mit Modul mit hoher Kapazität
könnte
T(S) = 0,1 Sekunde, W(S) = 3 und W(L) = 10 sein. Bei diesen Zahlen
werden Lang- und Kurzzeitüberlastmessungen
alle 0,1 Sekunde durchgeführt
und werden zur Überwachung
des Kurzzeitüberlastzustandes über eine
Periode von 0,3 Sekunden gefiltert und zum Ändern des Langzeitüberlastzustandes über eine
Periode von 1 Sekunde gefiltert.
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Es
ist möglich,
verschiedene Systemleistungsmaße
bzw. Anreizparameter zum Erkennen der Kurz- und Langzeitüberlastzustände zu messen.
In diesem Fall können
T(S) und T(L) (entsprechend den Kurz- bzw. Langzeitmeßintervallen)
unabhängig
und auch für
verschiedene Regelungsparameter gewählt werden.
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Der
Regelungsparameter X(n) für
das n-te Intervall wird für
jedes Intervall gemessen und die vergangenen W(L) Messungen werden
gespeichert (Handlungsblock 207). Diese Werte werden dann
im Handlungsblock 209 zur Bestimmung einer gefilterten
Version der Messungen benutzt. Auf Grundlage des in Handlungsblock 209 bestimmten
gemessenen Regelungsparameters wird das Vorhandensein von Überlast
erkannt; wenn Überlast
vordem erkannt worden ist, wird die Überlaststufe gemäß der Lehre
der 3 und 4 verstellt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
führt die
höchste
Stufe der Kurzzeitüberlastregelung
zur niedrigsten Stufe der Langzeitüberlast, wenn die Überlast
ansteigt, und die niedrigste Stufe der Langzeitüberlastregelung führt zur
höchsten
Stufe der Kurzzeitüberlast,
wenn die Überlast
abnimmt. Handlungsblöcke 207, 209 und 211 werden
in Echtzeit in einem funktionierenden System durchgeführt. Der
Regelungsparameter wird über
ein Intervall in der Anzahl von Intervallen gemessen, die im wesentlichen
die Zeit darstellen, beispielsweise die Zeit seit Initialisierung
des Systems. Während
des Intervalls beträgt
die Regelungsparametermessung der Last X(n). Auf Grundlage der gegenwärtigen und
mehrerer vergangener Werte des Regelungsparameters werden S(n) oder
L(n) für
Kurzzeit- bzw. Langzeitlast berechnet. Eine typische Formel zum
Berechnen von S(n) ist S(n) = a(1)X(n) + a(2)X(n – 1) + a(3)X(n – 2). Mit
dieser Filterungsfunktion werden nur die drei jünsten Werte der Lastmessung
benutzt. Bei diesem typischen Beispiel ist a(1) = 0,5, a(2) = 0,4
und a(3) = 0,1. Für den
Fall der Berechnung des Langzeitregelungsparameters L(n) werden
dieselben Verfahren benutzt, nur wird eine Reihe von zehn Messungen
benutzt, um die gefilterte Langzeitlast zu erstellen, und eine Reihe
von 10 Koeffizienten werden für
die Filterungsfunktionen benutzt. Die zehn Koeffizienten b(1), b(2),
..., b(10) besitzen in einer Ausführungsform die Werte 0,23,
0,17, 0,11, 0,1, 0,09, 0,08, 0,07, 0,06, 0,05 und 0,04.
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Während mit
obigen Beispiel die Filterung einfach eine lineare Addition gewichteter
Regelungsparameter für
die gegenwärtigen
und vorangegangenen Intervalle ist, können andere Filterungsverfahren
wie beispielsweise exponentielle Glättung benutzt werden. Das Verfahren
der Filterung solcher Daten wird vom gewöhnlichen Fachmann wohl verstanden.
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Nach
der Bestimmung der Zustandsstufen der verschiedenen Prozessoren
und Verbindungsnetzwerke gibt es zwei Möglichkeiten zur Anwendung von
Regelung. Diese sind:
- 1. Autonome Handlung
von jedem Knoten in der Vermittlung:
In diesem Fall werden
von jedem Prozessor bzw. Verbindungsnetz unabhängige Handlungen unternommen.
Das heißt
eine Handlung entsprechend jeder Überlaststufe. Diese Art Regelung
ergibt im allgemeinen eine weniger als optimale Leistung. Sie kann
jedoch weniger kostspielig als die anderen Ansätze sein, da kein Erfordernis
für eine
zentrale Steuerung besteht. Die Zuverlässigkeit der zentralen Steuerung
ist in diesem Fall kein Problem. Auch werden die Kosten des Einsammelns
und Verarbeitens von Zustandsinformationen vieler Modulen, um ein
Gesamtsystem definieren zu können,
vermieden.
- 2. Ansatz des integrierten (Gesamt-)Systemzustands:
Da
Vermittlungsknoten heutzutage zuverlässiger sind und die Verarbeitungskosten
rapide abnehmen, ist es möglich,
anzunehmen, daß die
Zustände
der einzelnen Knoten bestimmt und in einem zentralen Prozessor oder
in jedem Prozessor kombiniert werden können, um einen „Gesamt-"Systemzustand zu
erstellen. In diesem integrierten Fall berufen Handlungen auf dem
gesamten beobachteten Systemzustand anstatt den Zuständen der
einzelnen Knoten. Eine dezentrale Vermittlung mit integrierter Regelung
weist eine bessere Überlastleistung
als die Art mit autonomer Überlastregelung
auf.
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Da
Langzeitüberlast
einen ernsthafteren Zustand darstellt, besteht eine Anordnung darin,
selbsttätig zu
handeln, solange wie sich keines der Modulen in Langzeitüberlast
befindet, und auf integrierte Handlung umzuwechseln, sobald wie
sich irgendein Modul in einem Langzeitüberlastzustand befindet. Es
ist klar, daß ein
solcher Wechsel auch entsprechend irgendwelchen anderen Kriterien
durchgeführt
werden kann, die auf dem Überlastzustand
der Modulen beruhen.
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In
vielen Umständen
können
verschiedene Prozessoren oder Verbindungsnetzwerke in einer dezentralen
Vermittlung heterogen sein; es ist daher vorteilhaft, für einzelne
Prozessoren und Verbindungsnetzwerke unterschiedliche Meßintervalle
zu wählen.
Beispielsweise kann ein längeres
Meßintervall
für langsamere
Prozessoren und Verbindungsnetzwerke gewählt werden, während ein
kürzeres
Meßintervall
für schnellere
geeignet ist. Alle derartigen Messungen sollten daher auf eine Menge
von Zuständen
abgebildet werden, die letztendlich zur Entscheidung über die Überlasthandlungen
benutzt werden. Auch können
die gemessenen Parameter für
jeden unterschiedlich sein.
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Während beispielsweise
die Puffergröße ein richtiges
Maß zur
Entscheidung des Überlastzustandes eines
Nachrichtenprozessors (z.B. MP 10) in einer Vermittlung sein kann,
steht diese Messung im Fall eines pufferlosen Verbindungsnetzwerks
(z.B. Netzmodul 31) nicht zur Verfügung und kann daher nicht angewandt werden.
Im letzteren Fall könnte
ein anderes Maß wie
beispielsweise die Anzahl bestehender Verbindungen oder die Anzahl
offenstehender Verbindungsanforderungen oder sonstige verbindungsnetzwerkspezifische Maße geeigneter
für Messung
und Regelung sein.
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Auf ähnliche
Weise kann die Fenstergröße für Kurzzeit- und Langzeitmessungen
unterschiedlich gewählt
werden.
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Weiterhin
könnte
es auf Grundlage der vergangenen Meßwerte sinnvoll sein, daß die zukünftigen Meßintervalle
verstellt werden. Dynamische Einstellung von Meßintervallen kann auch als
Ergebnis der Tageszeit oder von tatsächlichen Messungen von Regelungsparametern
an unterschiedlichen Verbindungsnetzwerken und/oder Prozessoren
stattfinden.
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3 und 4 zeigen
den Vorgang des Eintretens in eine Überlaststufe, des Änderns von Überlastregelungshandlungen
im Kurzzeit- oder Langzeit-Überlastregelungssystem
und des Übergangs
zwischen der Kurzzeit- und Langzeitüberlastregelung. In die 3 wird
im Handlungsblock 301 eingetreten. Eine der zulässigen gegenwärtigen Stufen
von Überlastregelung
i ist die Stufe 0, die den Zustand keiner Überlast darstellt. Dies ist
der Zustand, in den bei Initialisierung des Systems eingetreten
wird. Im Block 301 wird das Kurzzeitüberlastmaß S(n) berechnet. Dieser Kurzzeitregelungsparameter
wird mit dem mit der gegenwärtigen
Stufe i des Kurzzeitüberlastzustandes
(Prüfung 303)
verbundenen Höchstwert
von Regelungsparameter verglichen. Wenn die Last diesen Schwellwert
nicht überschreitet,
dann wird die Prüfung 305 dazu
benutzt, zu bestimmen, ob der Regelungsparameter nunmehr unterhalb
des Mindestschwellwerts für
die Stufe i liegt. Wenn nicht, d.h. wenn die Ergebnisse beider Prüfungen 303 und 305 negativ
sind, ist dies eine Anzeige dafür,
daß der
Regelungsparameter innerhalb der Stufe der gegenwärtigen Überlast
liegt und das Modul auf dieser Stufe bleibt (Handlungsblock 307).
Dann wird wieder in den Handlungsblock 301 eingetreten,
um die nächste
gefilterte Regelungsparameterprobe zu berechnen.
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Wenn
das Ergebnis der Prüfung 303 positiv
ist, d.h. wenn der Regelungsparameter den maximalen Schwellwert
für die
gegenwärtige
Stufe überschreitet,
wird die Prüfung 311 dazu
benutzt, zu bestimmen, ob die höchste
Stufe der Kurzzeitüberlast überschritten
worden ist. Wenn nicht, dann wird die Überlaststufe auf die nächst höhere Kurzzeitüberlaststufe
erhöht
und wieder in den Handlungsblock 301 eingetreten, um auf
den nächsten
gefilterten Lastwert zu warten. Auf ähnliche Weise wird, wenn das
Ergebnis der Prüfung 305 positiv ist,
d.h. wenn die Last weniger als der untere Schwellwert der gegenwärtigen Überlaststufe
beträgt,
diese Stufe erniedrigt (Handlungsblock 315) und wieder
in den Handlungsblock 301 eingetreten, um den nächsten gefilterten
Kurzzeit-Regelungsparameterwert zu berechnen. (Es ist klar, daß es keinen
Mindestschwellwert für
den Fall von i = 0 gibt, der das Nichtvorhandensein von Überlast
darstellt, sodaß ein
positives Ergebnis für
Prüfung 305 bedeutet,
daß eine
niedrigere Stufe, möglicherweise
die Stufe i = 0, besteht.)
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Wenn
das Ergebnis der Prüfung 311 positiv
ist, d.h. wenn der maximale Schwellwert für die höchste Stufe der Kurzzeitüberlast überschritten
worden ist, dann wird in den Handlungsblock 321 der 4 eingetreten.
Wenn in den Handlungsblock 321 von der Prüfung 311 aus
eingetreten wird, beträgt
der Anfangswert der Langzeitüberlastregelung
j 1 (Handlungsblock 312, 3). (Der
Einfachheit halber bei der Erläuterung
der 2 und 3 wird angenommen, daß j = 1
der niedrigste Langzeitüberlastzustand
ist. In der Praxis ist es wahrscheinlicher, daß der niedrigste Wert von j
um Eins höher
als der höchste
Wert von i ist). Im Handlungsblock 321 wird die Langzeitfilterung
der Last berechnet, um zu bestimmen, ob die Last innerhalb der gegenwärtigen Stufe
von Langzeitüberlast
liegt. Die Prüfung 323 wird
dazu benutzt, zu bestimmen, ob die gegenwärtige Last den maximalen Schwellwert
für die
gegenwärtige
Stufe von Langzeitüberlastregelung überschreitet. Wenn
nicht, dann wird die Prüfung 325 dazu
benutzt, zu bestimmen, ob der Regelungsparameter unter dem Mindestschwellwert
für die
gegenwärtige
Stufe von Langzeitüberlastregelung
liegt. Wenn die Ergebnisse der beiden Prüfungen 323 und 325 negativ
sind, dann wird in den Handlungsblock 327 eingetreten,
was bedeutet, daß die Überlastregelung
auf der gegenwärtigen
Stufe verbleibt und wieder in den Handlungsblock 321 eingetreten
wird.
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Wenn
der Handlungsblock 323 anzeigt, daß der maximale Schwellwert
für die
gegenwärtige
Stufe überschritten
worden ist, dann wird die Überlastregelungsstufe
erhöht
(Handlungsblock 329) und wieder in den Handlungsblock 321 eingetreten.
-
Wenn
die gegenwärtige
gefilterte Last weniger als der Mindestschwellwert für den gegenwärtigen Langzeitüberlastzustand
beträgt
(positives Ergebnis der Prüfung 325),
dann wird die Prüfung 331 dazu
benutzt, zu bestimmen, ob j bereits auf Stufe 1 liegt. Wenn ja,
dann wird j auf 0 erniedrigt und wieder in den Handlungsblock 301 eingetreten,
mit i auf seiner höchsten
Stufe (Handlungsblock 332). Wenn das Ergebnis der Prüfung 331 negativ
ist, d.h. daß die
Langzeitüberlaststufe
noch erniedrigt werden kann, ohne auf eine Kurzzeitüberlaststufe überzugehen,
dann wird j erniedrigt und wieder in den Handlungsblock 321 eingetreten,
um den nächsten
Wert von L(n) zu berechnen.
-
Das
Ergebnis der Ausführung
des durch die Flußdiagramme
der 3 und 4 angegebenen Programms besteht
darin, daß im
Fall einer übermäßigen Belastung
in eine Kurzzeitüberlaststufe
eingetreten wird, die allmählich
erhöht
wird, wenn die gefilterte Kurzzeitlast verschiedene Schwellwerte überschreitet;
wenn der höchste
Schwellwert überschritten
wird, dann wird in eine Langzeitüberlaststufe
eingetreten und die Langzeitüberlaststufe
erhöht,
wenn die gefilterte Langzeitlast die verschiedenen Langzeitüberlastschwellwerte überschreitet.
-
Auf ähnliche
Weise ermöglicht
eine Abnahme der Last die Erniedrigung der Überlaststufe und das Ausweichen
aus einer Langzeitüberlaststufe
auf eine Kurzzeitüberlaststufe.
-
In
diesem Teil der Beschreibung sind Regelungshandlungen (autonome
Regelung) auf das Modul mit entweder Kurzzeit- oder Langzeitüberlast
beschränkt
und die Regelungshandlung für
ein Modul entspricht der Überlaststufe
dieses Moduls. Manchmal ist es jedoch wünschenswert, Überlastregelungen
auf Grundlage der gleichzeitigen Zustände mehrerer oder aller Modulen
zu ändern
(integrierte Regelung). Man betrachte beispielsweise ein System
mit einem einzelnen MP10 und einem einzelnen CP 20. Wenn sich sowohl
MP als auch CP in einem Normalzustand oder einem Kurzzeitüberlastzustand
befinden, dann werden die normalen oder Kurzzeitüberlastregelungen in jedem
Modul aufgerufen. Wenn sich jedoch eines der Modulen auf einer von zwei
Langzeitüberlaststufen
befindet, dann werden die folgenden Handlungen durchgeführt, die
eine bessere Überlastleistung
als im autonomen Fall ergeben.
- 1. Verbindungsprozessor
im Zustand niedriger Langzeitüberlast,
Nachrichtenprozessor im Zustand keiner Langzeitüberlast: Nachrichtenprozessor
blockiert neue ankommende Verbindungen mit Wahrscheinlichkeit P(1).
Verbindungsprozessor benachrichtigt externe Vermittlungen, Verkehr
auf Drosselstufe 1 abzudrosseln.
- 2. Verbindungsprozessor im Zustand hoher Kurzzeitüberlast,
Nachrichtenprozessor nicht im Langzeitüberlastzustand: Nachrichtenprozessor
blockiert neue ankommende Verbindungen mit Wahrscheinlichkeit P(2), die
größer als
P(1) ist. Verbindungsprozessor benachrichtigt externe Vermittlungen,
den Verkehr weiter abzudrosseln (Drosselstufe 2).
- 3. Nachrichtenprozessor im Langzeitüberlastzustand, Verbindungsprozessor
nicht im Langzeitüberlastzustand:
Nachrichtenprozessor stellt Zusatz-Nachrichtenverarbeitung zurück und blockiert
neue ankommende Verbindungen mit Wahrscheinlichkeit P(3), wobei
P(3) > P(2). Verbindungsprozessor
verringert seine Zusatz-Nachrichtenverarbeitung.
- 4. Verbindungsprozessor im Zustand niedrigerer Langzeitüberlast,
Nachrichtenprozessor im Langzeitüberlastzustand:
Nachrichtenprozessor stellt Zusatz-Nachrichtenverarbeitung zurück und blockiert
neue ankommende Verbindungen mit Wahrscheinlichkeit P(4), wobei
P(4 > P(3). Verbindungsprozessor
benachrichtigt seine kommenden Vermittlungen, den Verkehr auf Drosselebene
1 abzudrosseln.
- 5. Verbindungsprozessor im Zustand hoher Langzeitüberlast,
Nachrichtenprozessor im Langzeitüberlastzustand:
Nachrichtenprozessor stellt seine Zusatz-Nachrichtenverarbeitung
zurück
und blockiert neue ankommende Verbindungen mit Wahrscheinlichkeit
P(5), die größer als
P(4) ist. Verbindungsprozessor benachrichtigt seine Ursprungsvermittlungen,
Verkehr auf Drosselstufe 2 abzudrosseln.
-
In
diesem Beispiel sind keine Handlungen zum gerechteren Angleichen
der Last unter ähnlichen
Prozessoren in Betracht gezogen worden. Es wird angenommen, daß die im
Stand der Technik wohlbekannten Verfahren zum Angleichen der Last
unter ähnlichen
Prozessoren benutzt werden, sodaß im allgemeinen alle ähnlichen
Prozessoren auf den gleichen oder annähernd den gleichen Überlaststufen
liegen. Wo diese nicht gleich sind, kann die Systemreaktion so abgeändert werden,
daß eine
niedrigere Stufe von Systemüberlastregelung
aufgerufen wird, wenn sich nur einige der Prozessoren einer Art
auf der Langzeitüberlaststufe
des am schwersten überlasteten
Prozessors einer bestimmten Art befinden. Wenn es beispielsweise
im obigen Beispiel zwei Nachrichtenprozessoren gäbe, von denen sich nur einer
auf einer Langzeitüberlaststufe
befindet, dann ist die mit der vierten Überlastkategorie (Drosselstufe
1 und neue ankommende Verbindungen blockiert mit Wahrscheinlichkeit
P(4)) verbundene Systemüberlastreakion
wünschenswert.
-
5 zeigt
eine Ausführungsform
des Ansatzes mit integriertem Systemzustand. Ein zentraler Prozessor,
der zur Initialisierungszeit zugeordnet und im Störungsfall
neu zugeordnet wird, erfaßt
den Überlastzustand
jedes Moduls des Systems. Dieser Prozessor leitet dann entweder
durch Anwendung eines Halb-Markov-Entscheidungsverfahrens oder einer
sonstigen Heuristik oder über
einen vorgespeicherten Vektor einen Vektor ab, der für jedes
Modul die zutreffende Reaktionshandlung angibt. Von einem zentralen
Prozessor wird der Zustand jedes Moduls eines Systems erfaßt (Handlungsblock 501).
Der zentrale Prozessor berechnet dann einen den in jedem Modul des
Systems auszuführenden
Handlungszustand angebenden Handlungsvektor (Handlungsblock 503).
Dann werden die Modulen über
den Handlungszustand für
das nächste
Intervall benachrichtigt. Dieses Verfahren wird in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt.
-
Angenommen,
ein Vermittlungssystem besteht aus 3 Modulen M1, M2 und C1. Jedes
Modul weist mehrere Schwellwerte auf, die bei der Bestimmung ihrer
jeweiligen Zustände
benutzt werden. Wie schon besprochen sind diese Schwellwerte Stufen
von Puffergröße, Prozessorinitialisierung
usw., die für Überlastmessung
als kritisch angesehen werden. Angenommen, daß S = (S(1), S(2), S(3)) den
Systemzustand in irgendeinem Beobachtungsintervall darstellt. Hier
ist S(1) der Zustand (z.B. belegte Puffergröße, belegte Warteschlangenlänge, Prozessornutzungshöhe für M(1),
S(2) der Zustand für
M(2) und S(3) für
C(1). In der folgenden Tabelle wird ein beispielhafter heuristischer
Zustand/Handlung angegeben: TABELLE
I
| S(1) | S(2) | S(3) | A(1) | A(2) | A(3) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| | | | | | |
| 2 | 0 | 0 | 2 | 1 | 0 |
| 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 |
-
Wenn
der Systemzustand S = (0,0,0), was einem Zustand von keiner Überlast
in irgendeinem der Modulen entspricht, beträgt A = (0,0,0) entsprechend
keiner Handlung in irgendeinem der Modulen. Wenn S = (1,0,0), was
M(1) auf Überlaststufe
1 aber M(2) und C(1) ohne Überlast
entspricht, beträgt
A = (0,0,0) entsprechend keiner Handlung an irgendeinem der Modulen.
Heuristisch ist der Grund dafür,
daß angenommen
wird, daß eine
leichte Veränderung
der Zustandes eines Moduls eine Störung ist, die keine Handlung
erfordert, es sei denn sie wird ernsthafter, wenn S = (1,1,0), wo
nur das Modul M(1) Handlung unternimmt „1". Diese Handlung kann beispielsweise
der Zurückstellung
des Betriebes von 0, A und M entsprechen.
-
Die
beim integrierten Ansatz benutzten Meßverfahren sind dem autonomen/unabhängigen Fall
gleich. Wie bei dem autonomen/unabhängigen Fall gibt es kurzzeitige
und langzeitige Meßintervalle
und nach Verlassen der höchsten
Kurzzeitüberlaststufe
tritt ein bestimmtes Modul in die niedrigste Langzeitüberlaststufe
ein usw. Im integrierten Fall liegt der Unterschied darin, daß, anstatt
eine Entscheidung für
eine Handlung in einem bestimmten Modul nur auf Grundlage dessen
eigenen Zustandes zu treffen beruht die Entscheidung auf der Summenmenge
der Zustände
aller Modulen. So bezieht sich im Beispiel der obigen Tabelle „0" auf den niedrigsten
Langzeitzustand für
M(1). In der Tabelle, wenn S = (2,0,0), was dem niedrigsten Langzeitüberlastzustand
von M(1) entspricht während
sich M(2) und C(1) in Zuständen
keiner Überlast
befinden, ist die entsprechende Handlung als A = (2,1,0) angezeigt.
Diese Handlung entspricht beispielsweise der Blockierung von Verbindungen
in M mit einer gegebenen Rate (z.B. 5%) und gleichzeitig der Zurückstellung
von OAM-Verarbeitung
(Operations, Administration and Maintenance – Betrieb, Verwaltung und Wartung)
in M(2) (als Handlung „1" im Beispiel bezeichnet)
und „nichts
tun" in C(1). Diese
Handlung A = (2,1,0) kontrastiert mit der Handlung, wenn S = (2,1,1)
in der Tabelle. In diesem letzteren Fall befindet sich M(1) im Zustand
niedrigster Langzeitüberlast
während
sich M(2) und C(1) im Zustand „1" befinden, was irgendeinem
Kurzzeitzustand für
diese Modulen entspricht. In diesem Fall ist A = (2,2,1) entsprechend
5% Blockierung bei M(1), 5% bei M(2) und Zurückstellung von OAM in C. Man
beachte, daß,
wenn Modulen heterogen sind, die Zustände „1" oder „2" oder ... unterschiedliche Überlastzustände bedeuten
und die Handlungen „1", „2" usw. ebenfalls unterschiedliche Handlungen
bedeuten können.
Wenn beispielsweise in dem obigen Beispiel M(2) zweimal so schnell
wie M(1) ist, kann S(2) = 1 eine größere Puffergröße als S1
= 1 bedeuten. Auf ähnliche
Weise kann A(2) = 2 z.B. 2% Blockierung bedeuten, während A(1)
= 2 5% Blockierung bedeuten kann, usw.
-
Allgemeiner
gesagt ist eine optimale Anordnung zur Regelung von Überlast
eine, bei der ein Prozessor fortlaufend den Lastzustand jedes Moduls
des Systems überwacht
und auf Grundlage des Zustandes aller dieser Modulen gezielt Überlastregelung
an einen zutreffenden dieser Modulen anlegt. Eine derartige Anordnung kann
eine aufwendige Berechnung erfordern, um eine optimale Reaktion
in jedem Modul zu bestimmen. An dem idealen Modell können auf
verschiedene Weisen Kompromisse getroffen werden. Anstatt der Verwendung
einer fortlaufenden Lastmessung kann die Lastmessung in diskreten
Zeitabständen
wie beispielsweise dem Meßintervall
für den
oben beschriebenen autonomen Überlastregelungsfall
bereitgestellt werden. Weiterhin kann, anstatt genaue Lastwerte
zu benutzen, die oben beschriebene Überlaststufe zur Beschreibung
der Lasteigenschaften jedes Moduls benutzt werden. Ein weiterer
Kompromiß kann
für gewisse
Systeme veranlaßt
werden, wobei Systemregelung nur dann aufgerufen wird, wenn sich
mindestens ein Modul im Langzeitüberlastzustand
befindet. Noch ein weiterer Kompromiß kann die Verwendung von nur
den ausgewählten Überlastregelungsstufen
als die Gesamt-Lastregelungsreaktionen
sein, die der Steuerprozessor einzelnen Modulen auferlegen kann.
-
5 ist
ein allgemeines Verfahren zur Verwendung eines Ansatzes eines integrierten
Systems zur Überlastregelung.
Ein beispielhaftes System ist das in 2 gezeigte,
das drei Gruppen von Prozessoren MP10, ....MP11; CP20, ....CP21
und N30, ....N31 aufweist. Es wird angenommen, daß MP10,
....MP11, und CP20, ....CP21 homogene Gruppen von Prozessoren sind,
sodaß jeder
Prozessor jede Eingangsnachricht und jeder Verbindungsprozessor
jede Ausgangsnachricht von einem Nachrichtenprozessor bearbeiten
kann. Für den
autonomen Fall berechnet jeder Prozessor einfach seine eigene Last
und leitet auf Grundlage dieser Last eine Überlaststufe ab, die eine entsprechende
Gruppe von Überlastregelungshandlungen
angibt. Demgegenüber
berechnet für
den Fall des integrierten Systems jeder Prozessor noch seine eigene Überlaststufe, überträgt aber
diese Stufe entweder als Überlastzahl
oder als Überlaststufe
zu einem zentralen Prozessor. Der zentrale Prozessor hat die Aufgabe,
zu entscheiden, welche Überlastregelungsstufe
in der Tat an jeden der Prozessoren im System angelegt werden sollte.
Bei einer Ausführungsform
stellt der zentrale Prozessor nicht die Überlastregelungsstufe irgendeines
Prozessors ein, wenn nicht mindestens ein Prozessor eine Last aufweist, die
einer Langzeitüberlaststufe
entspricht. In diesem Fall werden die oben für 5 beschriebenen
Handlungen nur dann ausgeführt,
wenn sich einer oder mehrere Prozessoren im Langzeitüberlastzustand
befinden. Als Alternative werden die für 5 beschriebenen
Handlungen selbst dann ausgeführt,
wenn keiner der Prozessoren im System eine Last aufweist, die einer
Langzeitüberlast
entspricht.
-
6 zeigt
ein nicht so allgemeines Verfahren, das aber den Vorteil aufweist,
daß der
im zentralen Prozessor erforderliche Rechenaufwand sehr verringert
ist. Die Grundphilosophie des Verfahrends der 6 besteht
darin, daß die
Auswirkung von Überlast
anderer Prozessoren dadurch vereinfacht werden kann, daß nur die „durchschnittliche" Überlast jeder anteiligen Gruppe
von Prozessoren, d.h. der MP, der CP und der N, in Betracht gezogen
wird. Im Grundansatz werden zwei Verfahren zur Einstellung einer
Handlungsstufe in bezug auf die Überlaststufe
eines bestimmten Prozessors benutzt. Zuerst wird, wenn der Prozessor
eine Überlaststufe
aufweist, die weit von den Überlaststufen
der anderen Prozessoren in der Gruppe entfernt ist, die Handlungsstufe
nach oben oder nach unten auf die Überlaststufe der Prozessoren
der Gruppe zu eingestellt. Zweitens wird, wenn die „durchschnittliche" Überlaststufe der Gruppe sich
bedeutend von der Überlaststufe einer
benachbarten Gruppe unterscheidet, die Handlungsstufe der Mitglieder
der Gruppe auf die Überlaststufe der
Nachbargruppe zu eingestellt. Beide Arten von Einstellungen dienen
effektiv zur „Abflachung" der Handlungsstufen
sowohl horizontal (innerhalb einer Gruppe) als auch vertikal (von
Gruppe zu Gruppe).
-
Dies
ist in 6 dargestellt. Der zentrale Prozessor empfängt Meldungen über den Überlastzustand jedes
Prozessors (Handlungsblock 601). Es ist wünschenswert,
daß diese
Meldung nur dann gesendet wird, wenn eine Änderung eingetreten ist. Der
zentrale Prozessor leitet eine „durchschnittliche" Überlaststufe für die Gruppe
ab. Dieser „Durchschnitt" kann zu den höheren Überlastzuständen in
der Gruppe hin gewichtet werden, da die Überlastlücken nicht in allen Überlastzustandsübergangen
unbedingt gleich sind. Auch muß die „durchschnittliche" Überlaststufe nicht eine Ganzzahl
sein, sondern kann Bruchteile enthalten. Dann werden an den Überlaststufen
jedes Prozessors zwei Arten von Einstellungen durchgeführt, um
die Handlungsstufe für
diesen Prozessor abzuleiten. Wenn ein bedeutender Unterschied besteht,
d.h. mehr als ein vorbestimmter Betrag, der zweckentsprechend zu
den höheren Überlastzuständen hin
gewichtet und experimentell in einem System eingestellt worden ist,
dann wird die durchschnittliche Handlungsstufe einer Prozessorgruppe
zu der höheren
der Überlaststufen
der benachbarten Prozessorgruppen hin eingestellt. Als nächstes wird,
wenn die Überlaststufe
eines Prozessors sich um mehr als einen zweiten entsprechend gewichteten
vorbestimmten Betrag vom durchschnittlichen Überlastzustand des Prozessors
unterscheidet, die Handlungsstufe dieses Prozessors zum Durchschnitt
hin eingestellt. Die Einstellungen können bruchförmig und kumulativ sein und
werden auf eine ganzzahlige Einstellung der Handlungsstufe im Vergleich
zur Überlaststufe
abgerundet. Im allgemeinen ist es unwahrscheinlich, daß die Einstellung
größer als
ein einziger Schritt zwischen der Handlungsstufe und der vorhergehenden
Stufe sein wird. Die neue Regelungshandlungsstufe wird dann zu jedem
Prozessor übertragen,
dessen Handlungszustand sich geändert
hat (Handlungsblock 609). Man beachte, daß für den Fall
der integrierten Regelung die Anzahl von Regelungshandlungsstufen
größer als
die Anzahl von Überlaststufen
für jedes
Modul sein kann.
-
Für den Fall
von nichthomogenen Prozessoren in einer Funktionsgruppe kann der
Zustand der einzelnen Prozessoren bei der Ableitung des Durchschnittswerts
der Gruppe gewichtet werden. Wenn beispielsweise einer der MP langsamer
als die anderen ist, sollte sein Überlastzustand bei der Ableitung
des Überlastzustandes
der Gruppe weniger schwer gewichtet werden.
-
Die
obige Beschreibung betrifft eine Ausführungsform der Erfindung. Von
dem gewöhnlichen
Fachmann können
viele andere Variationen gefunden werden. Die Erfindung ist nur
durch die beiliegenden Ansprüche
begrenzt.